Wiązka zadań
Rozszczepienie jądra atomowego
Zadanie
W fizyce jądrowej występują dwa bliskoznaczne pojęcia: rozpad promieniotwórczy oraz rozszczepienie jądra atomowego.
Pod pojęciem rozpadu promieniotwórczego mamy zazwyczaj na myśli samorzutną emisję cząstek alfa lub beta z jądra atomowego. O wiele rzadziej za reakcję rozpadu uznaje się emisję promieniowania gamma przez jądro wzbudzone.
Rozszczepienie jądra atomowego to natomiast sytuacja, w której dochodzi do podziału jądra na kilka fragmentów, z których dwa są relatywnie duże i mają porównywalne masy. Pozostałe produkty rozszczepienia to lekkie cząstki, zazwyczaj neutrony. Taki proces zachodzi tylko w przypadku niektórych ciężkich jąder.
Na podstawie powyższego tekstu oceń, które z podanych prawdziwych reakcji są reakcjami rozszczepienia.
| Reakcja | Rozszczepienie? | |
| 1. |  |
`square` Tak / `square` Nie |
| 2. |  |
`square` Tak / `square` Nie |
| 3. |  |
`square` Tak / `square` Nie |
Poprawna odpowiedź
1 - NIE,
2 - TAK,
3 - TAK.
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
Komentarz
Prezentowane zadanie sprawdza, na ile uczniowie rozumieją schematy reakcji jądrowych i potrafią powiązać je ze słownym opisem procesów fizycznych. W tym przypadku na podstawie informacji zawartych w tekście uczeń ma za zadanie ocenić, które z reakcji zestawionych w tabeli są reakcjami rozszczepienia. Tekst powinien stanowić znaczną pomoc dla ucznia, ponieważ zawiera definicję reakcji rozszczepienia: w przypadku tego typu reakcji jądro atomowe dzieli się na dwa relatywnie duże fragmenty o porównywalnych masach, przy czym mogą powstać również lekkie cząstki (zazwyczaj neutrony).
Porównując ten opis ze schematami reakcji zestawionymi w tabeli, stwierdzamy, że tylko reakcja pierwsza nie spełnia podstawowego kryterium podanego w definicji: powstające produkty znacznie różnią się masami: jądro toru, składające się z 234 nukleonów, jest wielokrotnie cięższe od jądra helu, składającego się z 4 nukleonów. Brak neutronów jako produktów reakcji jest tu sprawą drugorzędną, ale również może naprowadzić ucznia na właściwy tok rozumowania. Pozostałe dwie reakcje spełniają kryteria rozszczepienia podane w treści zadania, ponieważ produkowane są dwa relatywnie duże jądra o porównywalnych masach (odpowiednio krypton i bar oraz ksenon i stront). Dodatkowo produkcji tych jąder towarzyszy emisja neutronów.
W badaniu pilotażowym, w trakcie którego uczniowie rozwiązywali test z przedmiotów przyrodniczych, poprawnie rozwiązało całość zadania 51% uczniów, przy czym wśród uczniów uzyskujących najwyższe wyniki z testu rozwiązywalność wynosiła 80%. Wśród uczniów najsłabszych rozwiązywalność wynosiła jedynie 21%, wobec tego zadanie dobrze różnicuje uczniów.
Niewiele wyższa od rozwiązywalności całego zadania była rozwiązywalność stwierdzona dla poszczególnych wierszy tabeli, szczególnie w grupie uczniów najlepszych. Wynosiła ona odpowiednio 62% (w grupie uczniów najlepszych 84%), 60% (w grupie uczniów najlepszych 86%) i 66% (w grupie uczniów najlepszych 86%). Nie wydaje się, aby dla uczniów uzyskujących najwyższe wyniki któryś wiersz był wyraźnie trudniejszy niż pozostałe. Ta grupa uczniów dobrze rozumiała przedstawiony problem, ponieważ mała różnica pomiędzy rozwiązywalnością poszczególnych wierszy a rozwiązywalnością całego zadania świadczy o tym, że ogromna większość osób z tej grupy wybierała odpowiedzi w pełni świadomie.
Najprawdopodobniej dla pozostałych uczniów problemem było powiązanie opisu słownego ze schematami reakcji, warto więc w trakcie zajęć poświęcić nieco czasu na dokładne omówienie znaczenia poszczególnych symboli.
Utwór powstał w ramach projektu "Badanie jakości i efektywności oraz instytucjonalizacja zaplecza badawczego” współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
